JP2803796B2 - Load sensor - Google Patents
Load sensorInfo
- Publication number
- JP2803796B2 JP2803796B2 JP62048800A JP4880087A JP2803796B2 JP 2803796 B2 JP2803796 B2 JP 2803796B2 JP 62048800 A JP62048800 A JP 62048800A JP 4880087 A JP4880087 A JP 4880087A JP 2803796 B2 JP2803796 B2 JP 2803796B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type element
- silicon
- load
- load sensor
- amorphous silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
開示技術は、物体に印加される圧縮荷重や引張り荷重
をその物体のひずみをして荷重電気変換により測定する
ことが出来るセンサの構造の技術の分野に属する。
〈要旨の概要〉
而して、この出願の発明は物体に印加される力の変化
を電気的な信号に変換してその量を計測したり、制御す
る手段に用いるべくピエゾ効果を利用し、シリコン半導
体によって形成されるp型素子とn型素子を積層状に重
ね、銀ペースト等を介してリード線により測定回路に接
続されるpn接合型の荷重センサに関する発明であり、特
に、該p型素子とn型素子のいずれか一方、或いは、双
方を単結晶シリコンと水素化マイクロクリスタルシリコ
ン等のアモルファスシリコンとの組み合せにより、その
少くとも一方がアモルファスシリコンから形成されるよ
うにし、該アモルファスシリコンにそのほぼ中央部に荷
重を線的に印加するようにし、更には、p型素子とn型
素子との間にi型素子のアモルファスシリコンを介装す
るようにした検出特性の良い荷重センサに係る発明であ
る。
〈従来の技術〉
周知の如く、近時において科学技術の進歩は著しく、
その成果は実用化に供されるのみならず、更なる研究開
発にフイードバックされ、したがって、これらの相互の
間には技術開発を促進するための緊密な関係があり、例
えば、様々な装置や設備に印加される荷重によるひずみ
を電気的に変換して定量的にデータ処理する技術が極め
て重要視されてきている。
而して、ひずみ検出のための力と電気信号の変換のゲ
ージに用いる荷重センサは、例えば、ロードセルのゲー
ジに用いられている金属箔等が用いられて物理的、機械
的なひずみによる抵抗変化によって電気信号に変換して
いた。
さりながら、該種技術による荷重センサは近時の各種
装置のマイクロ化に対しては著しく大型であり、そのう
え、印加電圧や電流が大きく、データ処理も大掛かりに
なり、処理スピードが遅いのに加えて、コスト高になる
というデメリットがあった。
而して、これに対処するに、例えば、高橋清著「半導
体工学」(昭和50年9月森北出版発行)に記載されてい
るように、シリコン半導体のピエゾ効果を利用したひず
みゲージの荷重センサが開発されて実用化されるように
なってきている。
そして、周知の如く、第17図に示す様に、単結晶シリ
コンを素材とするシリコン半導体によって形成されるn
型素子1とp型素子2を積層状にしてpn接合型の荷重セ
ンサ3とし、接合層の印加荷重による状態変化を物理的
に電気信号に変換するようにして、例えば、第18図に示
す様にベース4にセットして接合面に垂直な印加荷重F
によるひずみを検出したり、又、第19図に示す様に、ビ
ーム4′にセットして印加荷重Fによる両面に平行なひ
ずみの検出を行ったり、更に、第20図に示す様に、ワー
ド4″のねじれ検出を剪断方向のひずみを定期的に検出
するようなゲージとして用いられており、それらの素子
のサイズが著しく小さいにもかかわらず、ひずみに対す
る抵抗変化が極めて大きいメリットがフルに利用されて
いた。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、この出願の発明の時点における在来技
術としての単結晶シリコン素材によるシリコン半導体の
p型素子とn型素子による上記各荷重センサにおいて
は、その素子のサイズが1mm角ぐらいの微小面積のもの
を用いるものであって、受圧面積が比較的小さく、した
がって、測定に要する電源電流は大きく、そのため、消
費電力が大きいという不都合さがあり、荷重センサとし
ての適用範囲が狭いという欠点があった。
又、素材のシリコン半導体の製造がコストを大幅に高
くするというデメリットもあった。
〈発明の目的〉
この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく単結晶
シリコンによるゲージ素子の問題点を解決すべき技術的
課題とし、pn接合の印加荷重と電気信号変換機能の利点
をフルに用いながら、アモルファスシリコンの高周波グ
ロー放電分解を介してのp型素子やn型素子の製造の容
易性を用い、広い接合面積のpn接合を得、稼動電力が少
く、しかも、大きな電圧変化、電流変化を得て、低コス
トで適用範囲を拡大することが出来るようにして各種産
業における測定技術利用分野に益する優れた荷重センサ
を提供せんとするものである。
〈課題を解決するための手段・作用〉
上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの
出願の発明の構成は前述課題を解決するために、pn接合
型の荷重センサはp型素子とn型素子のいづれか一方、
或いは、双方に単結晶シリコンとアモルファスシリコン
の組み合せのうち、少くとも一方にアモルファスシリコ
ンを水素化マイクロクリスタルシリコン等を用いてシリ
コン半導体とし、上記アモルファスシリコンにそのほぼ
中央部に荷重を線的に印加するようにし、更にには、上
記p型素子とn型素子の間にp型素子でもn型素子でも
ないpn接合の整流性を向上させるアモルファスシリコン
のi型素子を介装させ、荷重に対する厚さを薄膜状に小
さくし、又、その受感部の接合面積を大きくして適用範
囲を広くし、電源電流を小さくしても敏感で充分な電圧
変化、電流変化が得られ、消費電力も少く、検出特性に
優れ、低コストで製造が出来、測定も確実に行えるよう
にした技術的手段を講じたものである。
〈実施例〉
次に、この出願の発明の実施例を第1〜16図に基づい
て説明すれば以下の通りである。尚、第17〜20図と同一
態様部分は同一符号を用いて説明するものとする。
第10〜15図に示す態様はこの出願の発明の荷重センサ
本体31〜36を模式的に示すものであって、白部分は単結
晶シリコンによる素子であり、右上がりの対角線を有す
る態様の素子は水素化マイクロクリスタルシリコン等の
アモルファスシリコンにより形成されるシリコン半導体
のn型素子1′であり、右下がりの対角線を有する態様
の素子は同じく水素化マイクロクリスタルシリコン等の
アモルファスシリコンのシリコン半導体のp型素子2′
を示しており、したがって、第10図に示す荷重センサ31
はn型素子1′と単結晶シリコンによるシリコン半導体
のp型素子2のpn接合とされており、又、第11図に示す
荷重センサ32はn型素子1が単結晶シリコンのシリコン
半導体からなり、p型素子2′は水素化マイクロクリス
タルシリコン等のアモルファスシリコンからなるpn接合
で、第12図に示す荷重センサ本体33はn型素子1′、p
型素子2′共に水素化マイクロクリスタルシリコン等の
アモルファスシリコンのシリコン半導体からなるpn接合
とされているものである。
而して、この出願の別の実施例においてはp型素子と
n型素子の間にアモルファスシリコンの内部に直径数10
〜200オングストローム程度の単結晶シリコンを有する
制御特性に優れたアモルファスシリコンのi型素子5を
介装してpin接合層としたものであり、第13図に示す荷
重センサ本体34においてはn型素子1′がアモルファス
シリコンのシリコン半導体であり、p型素子には単結晶
シリコンによるシリコン半導体であり、又、第14図に示
す荷重センサ本体35においてはn型素子1が単結晶シリ
コンのシリコン半導体であり、p型素子2′がアモルフ
ァスシリコンのシリコン半導体であるようにpin接合層
とされ、第15図に示す荷重センサ本体36においてはn型
素子1′、及び、p型素子2′が共にアモルファスシリ
コンのシリコン半導体からなるpin接合層に形成されて
いるものである。
尚、この出願の発明においては第16図に示す様に、上
述した如く、水素化マイクロクリスタルシリコン6′は
水素化アモルファスシリコン6の範囲内における一種の
一部の状態と考えることが出来、その機能はアモルファ
スシリコンの特性と同等であると予測されるものであ
り、したがって、この出願の発明においては水素化マイ
クロクリスタルシリコンは水素化アモルファスシリコ
ン、即ち、マイクロクリスタルシリコンはアモルファス
シリコンの等価なものとしてみなされるものである。
尚、この出願の発明におけるアモルファスシリコン素
子、或いは、マイクロクリスタルシリコン素子、i型素
子はこれまでに開発されている技術により1μm程度の
微小厚さに形成することが出来るために、n型素子
1′、p型素子2′、更には、中間のi型素子6は1μ
mの薄さに形成出来、これに対し在来の単結晶シリコン
によるシリコン半導体のn型素子1、p型素子2は0.5m
mの厚さであるために、第10、11、13、14図に示す荷重
センサ本体31、32、34、35はほとんど単結晶シリコンの
シリコン半導体によるp型素子2、n型素子1の厚さと
ほとんど近似した0.5mmの厚さに近く、これに対し第1
2、15図に示す荷重センサ33、36は2μm〜3μmの極
めて厚さがマイクロ化されており、第17図に示す単結晶
シリコンのシリコン半導体によるn型素子1、p型素子
2の荷重センサ本体3の1mmの厚さに比し、極端に薄
く、したがって、そのpn接合面積に比し厚みはほとんど
0に近く、力に対する電流−電圧特性の変化を著しく敏
感に良好にすることが出来る。
そこで、最も基本的に簡潔なモデルとして第10図に示
す荷重センサ本体31を用いた荷重センサ7を第1図乃至
第6図に基づいて説明すると、アモルファスシリコンと
しての水素化マイクロクリスタルシリコンのn型素子
1′と単結晶シリコンのp型素子2とをpn接合型の荷重
センサ本体31としてn型素子1′とp型素子2とにアン
チモン1%程度を含有する金のオーム性電極としての薄
膜8、8を蒸着し、各金の蒸着薄膜8に銀ペースト9を
介して導線のリード線10を各々接続し、第5図に示す様
に、電流計11を介して定電圧電源12に接続し、或いは、
第6図に示す様に、電圧計11′を介して定電流電源12′
に各々直列で接続する。
そして、このようにして荷重センサ7を電気的に絶縁
性であるガラス板13を介してベース4上に載置し、更
に、ガラス板13′を載置して線的荷重Fをバー13″を介
して印加するようにセットする。
尚、p型素子2の基板とn型素子1′の薄膜のデータ
は次の表1と表2の通りである。
尚、接合面積は0.8cm2の矩形形状
そして、第5、6図に示すセット装置により接合面に
直交する方向の荷重Fを様々に変えて電流−電圧特性を
試験した結果は第7、8図のグラフに示す様に現わさ
れ、第7図に示す順方向特性おいても、又、第8図に示
す逆方向の特性においても荷重Fが増加するに従い、定
電圧では電流が増加し、定電流でも電圧減少することが
分り、その特性自体は在来態様の単結晶シリコンのシリ
コン半導体によるn型素子1とp型素子2とによる特性
と実質的に同一であることが分った。
又、第5図に示す装置により電圧変化を荷重に対して
測定したデータは第9図に示す様に、白丸で示す方向の
特性は黒丸で示す方向の特性にほぼ一致するヒステリシ
スを示し、良好な特性を示すことも分った。
尚、装置については第3図に示す様に、接合面に直交
な方向の荷重Fの印加について該接合面が極めて大きい
ために、全面に対する印加荷重では大きな加圧を必要と
し、又、スポット的印加では印加素子の形成がし難いの
に比し、バー13″は断面円形であるために一種の線荷重
であるために、荷重印加と測定印加の安定が得られる。
尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限る
ものでないことは勿論であり、例えば、n型素子とp型
素子についてはそのアモルファスシリコンを水素化マイ
クロクリスタルシリコン以外のアモルファスシリコンに
することも可能である等種々の態様が採用可能である。
又、適用対象は接合面に対する垂直なひずみの検出の
みばかりでなく、接合面に平行なひずみや接合面に対し
て剪断的なひずみの検出に対しても適用出来ることは勿
論のことである。
したがって、実装置においては各種荷重試験装置や検
知装置、或いは、計量装置に用いることが出来るもので
ある。
〈発明の効果〉
以上、この出願の発明によれば、印加される荷重を電
気信号に変換してひずみ計測や印加荷重の計測を行うに
際し、荷重センサとして荷重センサ本体が著しく小型化
され、イニシャルコストは勿論のこと、消費電力も少い
ためにランニングコストも低く抑えることが出来るとい
う優れた効果が奏される。
又、在来の金属箔のひずみゲージ等の荷重センサや在
来の単結晶シリコンのシリコン半導体を素材とするひず
みゲージに比し、その感度が数十倍から数百倍と鋭敏に
なり、電源からの電流が小さくても、充分な電圧変化が
得られ、より精密で緻密な計測が行えるという優れた効
果が奏される。
したがって、荷重やひずみ測定を行わねばならない各
種の産業分野に対する寄与が極めて高いという優れた効
果が奏される。
而して、水素化マイクロクリスタルシリコン等のアモ
ルファスシリコンのn型素子やp型素子が高周波グロー
放電分解を介して薄膜状に形成することが出来るため
に、その厚さが薄く、接合面積が広く形成されることに
より、受感部の広い荷重センサ本体が得られて、上述の
如き敏感な高度の高い荷重センサを提供することが出来
るという優れた効果が奏される。
又、上述の如く、高周波グロー放電分解によるアモル
ファスシリコンの薄膜素子が得られるために、在来の単
結晶シリコンのシリコン半導体等より量産化が可能にな
り、低コストで安定した大量供給がユーザーに対して行
われ得るために、比較的低コストで容易に荷重センサが
得られ、適用範囲も拡大されるという優れた効果が奏さ
れる。
更に、p型素子とn型素子との間にi型アモルファス
シリコンの半導体素子を介装したから、pn接合の整流性
が向上し、検出特性の良い荷重センサを提供することが
出来るという優れた効果が奏される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial application field> The disclosed technology is a sensor structure technology capable of measuring a compressive load or a tensile load applied to an object by distorting the object and performing load electric conversion. Belongs to the field. <Summary of the Summary> Thus, the invention of this application converts the change in force applied to an object into an electric signal to measure the amount thereof, and uses the piezo effect to use it as a means for controlling, The present invention relates to a pn junction type load sensor in which a p-type element and an n-type element formed of a silicon semiconductor are stacked in a stack and connected to a measurement circuit by a lead wire via a silver paste or the like. One or both of the element and the n-type element are formed by combining single crystal silicon and amorphous silicon such as hydrogenated microcrystal silicon so that at least one of them is formed from amorphous silicon. A load is linearly applied to a substantially central portion thereof, and an amorphous silicon of an i-type element is interposed between a p-type element and an n-type element. An invention relating to a good load sensor of detection characteristics you. <Conventional technology> As is well known, the progress of science and technology has been remarkable in recent years,
The results are not only put to practical use, but also fed back to further research and development, and there is a close relationship between them to promote technology development, for example, various devices and equipment A technique of electrically converting a strain caused by a load applied to a substrate to quantitatively process data has been regarded as extremely important. Thus, a load sensor used as a gauge for converting a force and an electric signal for strain detection is, for example, a metal foil or the like used for a gauge of a load cell, and a resistance change due to physical or mechanical strain. Was converted to an electrical signal. Incidentally, the load sensor according to the above-mentioned technology is remarkably large in recent years with the miniaturization of various devices, and furthermore, the applied voltage and current are large, the data processing becomes large, and the processing speed is slow. There was a disadvantage that the cost was high. To cope with this, for example, as described in Kiyoshi Takahashi, "Semiconductor Engineering" (published by Morikita Publishing, September 1975), a load sensor of a strain gauge utilizing the piezo effect of a silicon semiconductor. Has been developed and put into practical use. As is well known, as shown in FIG. 17, n formed by a silicon semiconductor made of single crystal silicon is used.
The p-type element 1 and the p-type element 2 are laminated to form a pn junction type load sensor 3, and a state change due to an applied load of the bonding layer is physically converted into an electric signal, for example, as shown in FIG. Load F perpendicular to the joint surface
19, and as shown in FIG. 19, the beam 4 'is set on the beam 4' to detect a strain parallel to both surfaces due to an applied load F. Further, as shown in FIG. The 4 "torsion detector is used as a gauge for periodically detecting the strain in the shear direction. Even though the size of these elements is extremely small, the advantage that the resistance change to the strain is extremely large is fully utilized. <Problems to be Solved by the Invention> However, in each of the above-described load sensors using a silicon semiconductor p-type element and an n-type element using a single crystal silicon material as a conventional technique at the time of the invention of this application, The element has a small area of about 1 mm square, and the pressure receiving area is relatively small, so the power supply current required for measurement is large. Therefore, there is a disadvantage that the power consumption is large, there is a disadvantage that the range of application as a load sensor is narrow, and there is also a disadvantage that manufacturing a silicon semiconductor as a material significantly increases the cost. Purpose> The purpose of the invention of this application is to solve the problems of the gauge element made of single crystal silicon based on the above-described conventional technology, and to fully utilize the applied load of the pn junction and the advantages of the electric signal conversion function. Uses the ease of manufacturing p-type and n-type devices through high-frequency glow discharge decomposition of amorphous silicon, obtains a pn junction with a large junction area, requires low operating power, and achieves large voltage and current changes. The aim is to provide an excellent load sensor that can be used at low cost to expand the range of application and that benefits measurement technology applications in various industries. <Means and Actions for Solving the Problems> In order to solve the above-mentioned problems, the configuration of the invention of the present application having the above-mentioned claims in accordance with the above-mentioned objects is as follows. Element or n-type element,
Alternatively, of at least one of the combinations of single crystal silicon and amorphous silicon, amorphous silicon is converted into a silicon semiconductor using hydrogenated microcrystal silicon or the like, and a load is linearly applied to the amorphous silicon at a substantially central portion thereof. Further, an amorphous silicon i-type element for improving rectification of a pn junction, which is neither a p-type element nor an n-type element, is interposed between the p-type element and the n-type element. In addition, the application area is widened by increasing the junction area of the sensing part, and even if the power supply current is reduced, a sensitive and sufficient voltage change and current change can be obtained, and the power consumption is also reduced. It is a technical measure that has a small number, has excellent detection characteristics, can be manufactured at low cost, and can reliably perform measurement. <Example> Next, an example of the invention of this application will be described with reference to FIGS. 17 to 20 are described using the same reference numerals. 10 to 15 schematically show the load sensor main bodies 31 to 36 of the invention of the present application, in which the white portion is an element made of single crystal silicon and has an ascending diagonal line. Is an n-type element 1 'of a silicon semiconductor formed of amorphous silicon such as hydrogenated microcrystalline silicon, and an element having a diagonal line descending to the right is a silicon semiconductor p-type of amorphous silicon such as hydrogenated microcrystalline silicon. Mold element 2 '
Therefore, the load sensor 31 shown in FIG.
Is a pn junction of an n-type element 1 'and a silicon semiconductor p-type element 2 made of single-crystal silicon. The load sensor 32 shown in FIG. 11 is such that the n-type element 1 is made of a single-crystal silicon semiconductor. , P-type element 2 'is a pn junction made of amorphous silicon such as hydrogenated microcrystal silicon, and the load sensor body 33 shown in FIG.
Each of the mold elements 2 'is a pn junction made of a silicon semiconductor of amorphous silicon such as hydrogenated microcrystal silicon. Thus, in another embodiment of the present application, the number of diameters of 10 within the amorphous silicon is between the p-type element and the n-type element.
An amorphous silicon i-type element 5 having a single crystal silicon having a thickness of about 200 angstroms and having excellent control characteristics is interposed to form a pin junction layer. In the load sensor body 34 shown in FIG. 1 'is an amorphous silicon silicon semiconductor, a p-type element is a silicon semiconductor made of single crystal silicon, and in the load sensor body 35 shown in FIG. 14, an n-type element 1 is a single crystal silicon semiconductor. The p-type element 2 'is a pin junction layer so that it is a silicon semiconductor of amorphous silicon. In the load sensor body 36 shown in FIG. 15, both the n-type element 1' and the p-type element 2 'are amorphous. It is formed on a pin junction layer made of a silicon semiconductor of silicon. In the invention of this application, as shown in FIG. 16, as described above, the hydrogenated microcrystalline silicon 6 'can be considered as a part of a state within the range of the hydrogenated amorphous silicon 6. The function is expected to be equivalent to the characteristics of amorphous silicon, and therefore, in the present invention, hydrogenated microcrystalline silicon is hydrogenated amorphous silicon, that is, microcrystalline silicon is equivalent to amorphous silicon. Is considered. The amorphous silicon element, the microcrystal silicon element, and the i-type element in the invention of this application can be formed to a very small thickness of about 1 μm by the technology developed so far. , The p-type element 2 ′, and the middle i-type element 6
m, whereas the conventional n-type element 1 and p-type element 2 of silicon semiconductor made of single crystal silicon have a thickness of 0.5 m.
Because of the thickness of m, the load sensor bodies 31, 32, 34, and 35 shown in FIGS. 10, 11, 13, and 14 have thicknesses of the p-type element 2 and the n-type element 1 made of a silicon semiconductor of almost single crystal silicon. 0.5 mm, which is almost the same as
The load sensors 33 and 36 shown in FIGS. 2 and 15 have a micronized thickness of 2 μm to 3 μm, and the load sensors of an n-type element 1 and a p-type element 2 made of a monocrystalline silicon semiconductor shown in FIG. Compared to the thickness of the main body 3 of 1 mm, it is extremely thin, and therefore, its thickness is almost zero in comparison with its pn junction area, so that the change of the current-voltage characteristic with respect to the force can be extremely sensitively improved. Therefore, the load sensor 7 using the load sensor body 31 shown in FIG. 10 as the most basic and simple model will be described with reference to FIGS. 1 to 6. The type element 1 'and the p-type element 2 of single crystal silicon are used as a pn junction type load sensor main body 31, and the n-type element 1' and the p-type element 2 are used as gold ohmic electrodes containing about 1% of antimony. The thin films 8 and 8 are vapor-deposited, and the lead wires 10 of the conductive wires are respectively connected to the vapor-deposited thin films 8 of gold via silver paste 9 and are connected to a constant voltage power supply 12 through an ammeter 11 as shown in FIG. Connect, or
As shown in FIG. 6, a constant current power supply 12 'is connected via a voltmeter 11'.
Are connected in series. Then, the load sensor 7 is placed on the base 4 via the electrically insulating glass plate 13 in this manner, and further, the glass plate 13 'is placed thereon to apply a linear load F to the bar 13 ". The data of the substrate of the p-type element 2 and the data of the thin film of the n-type element 1 'are as shown in Tables 1 and 2 below. The bonding area is a rectangular shape of 0.8 cm 2. The current-voltage characteristics were tested by changing the load F in the direction perpendicular to the bonding surface by using the setting device shown in FIGS. In the forward characteristic shown in FIG. 7 and the reverse characteristic shown in FIG. 8, the current increases at a constant voltage as the load F increases, as shown in the graph of FIG. It was also found that the voltage decreased even with a constant current, and the characteristics themselves were substantially the same as those of the n-type element 1 and the p-type element 2 of the conventional single crystal silicon semiconductor. . As shown in FIG. 9, the data obtained by measuring the voltage change with respect to the load by the apparatus shown in FIG. 5 shows that the characteristics in the direction indicated by white circles show hysteresis almost matching the characteristics in the direction indicated by black circles. It has also been found that it exhibits excellent characteristics. As for the apparatus, as shown in FIG. 3, the application of a load F in the direction perpendicular to the joining surface is extremely large, so that a large applied pressure is required for the applied load over the entire surface. In contrast to the fact that the application element is difficult to form by the application, the bar 13 ″ is a kind of linear load because of its circular cross section, so that the stability of the application of the load and the application of the measurement can be obtained. It is needless to say that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, it is possible to use amorphous silicon other than hydrogenated microcrystalline silicon for the n-type element and the p-type element. Further, the present invention is applicable not only to detection of strain perpendicular to the joint surface but also to detection of strain parallel to the joint surface and shear strain to the joint surface. Therefore, the present invention can be applied to various load testing devices, detecting devices, and measuring devices in actual devices. According to the invention, when the applied load is converted into an electric signal to measure the strain or the applied load, the load sensor body is significantly reduced in size as a load sensor, and not only the initial cost but also the power consumption is reduced. It has the excellent effect that running costs can be kept low because it is small, and it is also a load sensor such as a conventional metal foil strain gauge or a conventional strain gauge made of a single crystal silicon silicon semiconductor. The sensitivity is tens of times to hundreds of times more sensitive than that of, and even if the current from the power supply is small, a sufficient voltage change can be obtained, and more precise and precise measurement can be performed. Therefore, it has an excellent effect that it has a very high contribution to various industrial fields where load and strain measurement must be performed. Since the silicon n-type element and p-type element can be formed into a thin film through high-frequency glow discharge decomposition, the thickness is small and the bonding area is wide, so that a wide load can be applied to the sensing part. An excellent effect is obtained in that a sensor body can be obtained and a sensitive and high load sensor can be provided as described above, and as described above, an amorphous silicon thin film element obtained by high-frequency glow discharge decomposition can be obtained. As a result, mass production is possible from conventional single crystal silicon semiconductors, etc. To be performed easily load sensor obtained at a relatively low cost, excellent effect that the application range is also enlarged are obtained. Furthermore, since the semiconductor element of i-type amorphous silicon is interposed between the p-type element and the n-type element, the rectifying property of the pn junction is improved, and a load sensor with good detection characteristics can be provided. The effect is achieved.
【図面の簡単な説明】
第1〜16図はこの出願の発明の実施例の説明図であり、
第1図は1実施例の荷重センサの概略斜視図、第2図は
同側面図、第3図は荷重検出態様の模式斜視図、第4図
は同模式正面図、第5図は印加荷重に対する電流変化の
測定装置の模式正面図、第6図は印加荷重の大きさに対
して電圧が変化する場合の測定模式正面図、第7図は印
加荷重を変えた場合の電圧−電流の順方向特性グラフ
図、第8図は同逆方向特性グラフ図、第9図は定電流で
の荷重と電圧変化のヒステリシスグラフ図、第10〜15図
は荷重センサ本体の各態様の模式正面図、第16図はマイ
クロクリスタルシリコンのアモルファスシリコンの対応
関係模式図、第17図は従来技術に基づく荷重センサ本体
の模式正面図、第18、19、20図は荷重センサ本体の印加
荷重とひずみとの対応関係模式図である。
2′……p型素子、1′……n型素子、10……リード
線、7……荷重センサ、5……i型素子、F……荷重BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 to 16 are explanatory diagrams of an embodiment of the invention of the present application,
1 is a schematic perspective view of a load sensor according to one embodiment, FIG. 2 is a side view of the load sensor, FIG. 3 is a schematic perspective view of a load detection mode, FIG. 4 is a schematic front view of the load sensor, and FIG. FIG. 6 is a schematic front view of a measurement device for measuring a change in current with respect to the applied load, FIG. 6 is a schematic front view of the measurement when the voltage is changed with respect to the magnitude of the applied load, and FIG. Directional characteristic graph, FIG. 8 is the same reverse characteristic graph, FIG. 9 is a hysteresis graph of load and voltage change at constant current, FIGS. 10 to 15 are schematic front views of each aspect of the load sensor body, FIG. 16 is a schematic diagram showing the correspondence relationship between amorphous silicon and microcrystalline silicon, FIG. 17 is a schematic front view of a load sensor body based on the prior art, and FIGS. It is a correspondence schematic diagram. 2 ': p-type element, 1': n-type element, 10: lead wire, 7: load sensor, 5: i-type element, F: load
Claims (1)
子が積層されて各々リード線に接続されるpn接合型の荷
重センサにおいて、該p型素子とn型素子を形成するシ
リコン半導体のうち少くとも一方が単結晶シリコンとア
モルファスシリコンのうちアモルファスシリコンから成
り、該アモルファスシリコンが水素化マイクロクリスタ
ルシリコンであり、上記アモルファスシリコンにそのほ
ぼ中央部に線的荷重を印加することを特徴とする荷重セ
ンサ。 2.上記p型素子とn型素子との間にアモルファスシリ
コンの固有半導体素子を介装してあることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の荷重センサ。(57) [Claims] In a pn junction type load sensor in which a p-type element and an n-type element formed of a silicon semiconductor are stacked and connected to respective lead wires, at least one of the silicon semiconductors forming the p-type element and the n-type element A load sensor comprising amorphous silicon of monocrystalline silicon and amorphous silicon, wherein the amorphous silicon is hydrogenated microcrystalline silicon, and a linear load is applied to the amorphous silicon substantially at a central portion thereof. 2. 2. The load sensor according to claim 1, wherein an intrinsic semiconductor element made of amorphous silicon is interposed between the p-type element and the n-type element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048800A JP2803796B2 (en) | 1987-03-05 | 1987-03-05 | Load sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048800A JP2803796B2 (en) | 1987-03-05 | 1987-03-05 | Load sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63216382A JPS63216382A (en) | 1988-09-08 |
| JP2803796B2 true JP2803796B2 (en) | 1998-09-24 |
Family
ID=12813297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62048800A Expired - Lifetime JP2803796B2 (en) | 1987-03-05 | 1987-03-05 | Load sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2803796B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102629052B (en) * | 2011-05-23 | 2014-08-06 | 北京京东方光电科技有限公司 | Liquid crystal display panel, driving method of liquid crystal display panel and liquid crystal display device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5149126B2 (en) * | 1971-08-27 | 1976-12-24 | ||
| JPS5875873A (en) * | 1981-10-30 | 1983-05-07 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Electronic device |
| JPS60206079A (en) * | 1984-03-30 | 1985-10-17 | Hitachi Ltd | Manufacturae of amorphous silicon solar cell |
| JPS6243653A (en) * | 1985-08-21 | 1987-02-25 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Photoconductive material |
-
1987
- 1987-03-05 JP JP62048800A patent/JP2803796B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63216382A (en) | 1988-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106092389A (en) | A kind of novel array-type flexible pressure transducer | |
| US6448621B1 (en) | Sensor apparatus using an electrochemical cell | |
| CN109212327B (en) | High-sensitivity micro electric field sensing device with cantilever beam structure | |
| CN114112159B (en) | Resistance type flexible three-dimensional force sensor based on spring-shaped sensitive unit | |
| CN102445301A (en) | Temperature drift self-compensation SOI pressure sensor | |
| CN108267262A (en) | A kind of temperature self-compensation semiconductor pressure resistance strain gauge | |
| CN112304483B (en) | Combined self-decoupling piezoelectric film three-dimensional force sensor and measuring method thereof | |
| CN1278329A (en) | Strain gauge strip and applications thereof | |
| CN105628269A (en) | Micro force and micro displacement amplification sensor | |
| US4422063A (en) | Semiconductor strain gauge | |
| CN104280186B (en) | The preparation of temperature drift self compensation SOI pressure transducer and compensation method | |
| JP2006226858A (en) | Fluctuating load sensor and tactile sensor using the same | |
| JP2803796B2 (en) | Load sensor | |
| TWI553301B (en) | Micro force sensing device | |
| CN212059194U (en) | Micro-deformation pressure sensor and device | |
| CN119246976B (en) | Micro electric field sensing device based on electrostatic force and piezoresistance effect coupling | |
| CN108594007A (en) | Microwave power detector based on clamped beam piezoresistive effect | |
| CN208092125U (en) | Microwave power detector based on clamped beam piezoresistive effect | |
| CN218646480U (en) | Piezoresistive pressure sensor | |
| CN106813718A (en) | A kind of device and method for measuring thin film strain and thermal conductivity | |
| US3577884A (en) | Pressure-measuring device | |
| CN213600271U (en) | A combined self-decoupling piezoelectric thin-film three-dimensional force sensor | |
| CN224020556U (en) | A novel tin sulfide force-sensitive resistor | |
| JPS6147501A (en) | Load position detection sensor | |
| CN223597045U (en) | A hybrid strain gauge |